一款智能充电器电路剖析.pdf

电子制作版电子报/ 2003 年/ 06 月/ 01日/ 第 010 版/一款智能充电器电路剖析四川 唐洪云? ? 本智能充电器由模拟和 CPU 控制两块电路板组成, 用一条八位排线插接连通根据实 物绘制的详细电路图如图 1 所示因实物上有的集成电路标识已被抹去, 经仔细分析外围电路后方才知其真面目, 经代换验证确认无疑后已标于图中现介绍给中小电子产品开发人员参考恒流源电路由 U_2 ( TL494) 及外围元件组成T L494内部框图见图 2, 它由三角波振荡器 OSC、 2 个比较器 CMP_1 和 CMP_2、 2 个误差放大器 A_1 和A_2、 5V 基准稳压源等部分构成A_2 用作电压检测的反馈放大器, A_1 用作电流检测的反馈放大器, A_1、 A_2 的输出信号均作用于 CMP_2 以调整输出信号的脉宽, 从而实现恒流, 即使输入电压在 12~ 24V 之间变化, 充电电池从 1~ 8 节变化, 其恒流性能仍能保持不变输入电压 12~ 24V 由( 12) 脚输入, ( 14) 脚输出稳定的 5V 电压, 除用作两个误差放大器的基准外, 并作整机的供电电源 脚外接的 RC 元件为 OSC 定时元件。

13) 脚接地 ( 11) 脚并联输出, 输出的 PWM 波受误差放大器 A_1、 A_2 的控制, 其占空比大小控制了功率开关管 T_1 导通时间长短在 T_1 截止期间, 电感 L 因有储能可继续向电池提供充电电流, D_2 是续流二极管, 这样可使电池的充电电流稳定而不间断R_3 和 R_4 为电压取样电阻, 在充电过程中, 电池电压升高, 会使充电电流减小, 但由于 R_3 和 R_4 分压后的取样电压也升高, 此电压经误差放大器A_1 放大后, 由比较器 CMP_2 控制输出的 PWM 波占空比变大, 使 T_1 导通时间增长, 从而维持了充电电流的恒定R_( 13) 为电流误差放大取样电阻, 当输入电压降低或电池电压上升时, 流经 R_( 13)的电流将减小, R_( 13) 上的压降也减小, 此压降 经误差放大器 A_2 放大后作用于比较器 CMP_2, 使输出 PWM 波占空比增加, T_1 导通时间增长, 从而维持充电电流的恒定当输入电压升高时, 充电电流增大, 电路将产生与上述相反的作用而稳定充电电流K_( 1- 1) 、 K_( 1- 2) 为双刀双掷开关, 其中 K_( 1- 1) 为快、 慢充电控制选择, K_( 1- 2)给 CPU 输入快、 慢充电信号, 以使 CPU 用不同的运算程序使电池得到正确的电压值及 mAh数值。

I- V 转换由精密取样电阻与运放 U_3( LM324) 完成, 其中 U_( 3- 1) 为充电电流 I-V 转换, U_( 3- 2) 为放电电流 I- V 转换两个运放工作原理相同, 这里仅简述 U_( 3- 1) 工作原理: 快或慢充电时, 充电电流在 R_( 13) 两 端形成 100mV 或 35mV 的电压, 再由 U_( 3-1) 同相放大约 25 倍后从!脚输出U_4( MC14052) 为双通道 4 选 1 模拟开关, 这里仅用了其中的 1 个通道, 由 ∀、 #地址脚的高低电平组合选择开通在 CPU 的控制下, ∀、 #脚得到不同高低电平组合, 使 ∃ 、 % 、? 脚上的信号电压分别被选通到 & 脚, 然后送LM331进行 V- F 转换V- F 转换由 U_5( LM331) 完成LM331是精密型 V- F 转换电路, V- F 范围达 1Hz~100kHz转换电压从 ∋脚输入, & 脚则输出脉冲串, 脉冲串的频率与输入电压成比例输出的脉冲串送入 CPU 计数, CPU 将结果存储运算后显示在液晶屏上, 无论电压或电流均被CPU 采样运算充电时, 当 CPU 检测到(V=0时, 即发出高电平停充指令到 T L494 的 ) 脚, 电池停止充电。

放电时, CPU 检测到电池电压低于某一值时, 即发出低电平禁放指令到三极管 T_2 的基极, T_2 关断, 放电停止T_3 为放电过流分流管, 过流时T_3 导通, 使 T_2 基极处于低电平而关断, 以防 T_2 过流烧坏 充电器工作状态由一液晶显示屏显示, 可实时显示当前电池电压和充放电的 mAh 数值,以及充电、 放电、 停充等状态, 非常直观。